Способ получения фурфурола
Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к получению фурфурола, который используется в качестве растворителя и сырья в производстве пластмасс. Цель - повышение выхода целевого продукта и сокращение продолжительности отгона фурфурола. Растительное сырье предварительно обрабатывают при 20-60°С в течение 15-30 мин раствором H<SB POS="POST">2</SB>SO<SB POS="POST">4</SB> в количестве 0,7-2,8% от массы абсолютно сухого сырья, равном величине активной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем величине неподвижной жидкости, промывают 2-3,6 модулями воды и удаляют ее избыток. Процесс включает последующую пропитку растительного сырья 2-3,6 модулями 0,5-1,5%-ным раствором H<SB POS="POST">2</SB>SO<SB POS="POST">4</SB>, отжим избытка кислоты, обработку водяным паром при 170-175°С в автоклаве и отгон фурфурола в течение 60-90 мин. Способ позволяет повысить выход целевого продукта в 1,4 раза (76,2-82,1%) и уменьшить продолжительность отбора фурфурола до 60-90 мин, т.е. на 50% по сравнению с известным способом. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН (Р1) С 07 D 307/50
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ASTQPCHGМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯ14 И ОТНРЫТИЕМ
ПРИ ГКНТ CCCP
1 (21) 4404461/31-04 (22) 12.01.88 (46) 23.04.90. Бюл. Р 15 (71) Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э. Дзержинского (72) В.Т. Ровенский, Е.A. Нечаев, Е.И. Сокол, Г.И. Дружинина, Л.П. Радуль, И.Ф. Потерянко, А.Г. Афанасьев, Ф.М. Цыган, В.H. 1етанов и Ю.В. Светкин (53) 547.722.07(088.8) (56) Ровенский В.Т. и др. О методах определения активной зольности растительного сырья. — Гидролизная и леаохимическая промышленность, 1984, Р со 18
Корольков И.И. Перколя лонньй гндролиз растительного сырья. Лесная промышленность, 1968, с. 99.
Авторское свидетельство СССР
Р 878768, кл. С 07 D 307/50, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА (57) Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к получению фурфурола, который испольИзобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола, который используется в качестве растворителя и сырья в производстве пластмасс.
Цель изобретения -- повышение выхода целевого продукта и сокращение времени отгона фурфурола.
Цель достигается за счет предва .. тельной обработки растительного сырья при 20-60 С в течение 15-30 мин сер„„SU„„355893 3 А1
2 . зуется в качестве растворителя и сырья в производстве пластмасс. Цель— повышение выхода целевого продукта и сокрашение продолжительности отгона фурфурола. Растительное сырье предварительно обрабатывают при 20-60 С в течение 15-30 мин раствором Н SO в количестве 0,7-2,8Е от массы абсолютно сухого сырья, равном величине активной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем. величине неподвижной жидкости, промывают 2-3,6 модулями воды и удаляют ее избыток. Процесс включает последующую пропитку растительного сырья 2-3,6 модулями 0,51,5_#_-ным раствором H Способ позволяет повысить выход целевого продукта в 1,4 раза (76,2-82, 17) и уменьшить продолжительность отбора фурфурола до 60-90 мнн, т.е. на 50Х по сравнению с известным способом. 1 табл. ной кислотой в количестве 0,7-2 8Х от массы абсолютно сухого сырья (а.с.с.), равном величине актигной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем величине неподвижной жидкости, промывкой 2-3,6 модулями воды и удалением ее избытка. Последующую пропитку растительного сырья осуществляют 2-3,6 модулями раствора серной кислоты, отгоняют фурфурол в течение 60-90 мин. 15589!1 Пример 1. Опилки березы в количестве 70 r (65,1 г а.с.с.) с потенциальным содержанием фурфурола 14,347, активной зольностью 0,77 помещают в химический стакан, обрабатывают 234 г раствора (3,6 мод.), содержацего 0,46 r серной кислоты (О,2Х-нь>м расто вором Н БО g), при 20 С вынерживаю: 30 мин, Содержимое стакана переносят на фильтр и промывают 234 г воды, избыток отжимают до влажности 657, Сырье пропитывают 234 г (3,6 мод.) 0,17-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают, обработанное сырье переносят в автоклав, нагревают до 175 С (давление 9 ати) и в течение 90 мин отбирают фурфуролсодержащие пары,. Выход фурфурола составляет 7,29 г или 78,1Х от теории,. Пример 2, Кукурузную кочерыжку в количестве 108,7 г (100 r а.с.с.) с потенциальным содержанием фурфурола 21,287., активной эольностью 1,42Х смачивают 274 г (2,74 мод.) 25 нагретого до 40 С раствора, содержащего 1,42Х от массы серной кислоты, выдерживак>т 30 мин, промывают 274 F воды, Избыток воды отжимают, сырье подсушивак>т на воздухе до влажности 15Х. Пропитывают 274 r 17-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают, нагревают до 170 С и в течение 60 мин отбирают фурфуролсодержащий конденсат. Выход фурфурола 17,47 r или 82,1Х от теории. Пример 3. Лузгу подсолнечника в количестве 60 г (55,2 г а.с.с.) имеюцую потенциальное содержание фурфурола 10,887., активную зольность 2,87, обрабатывают 166 r (3,0 мод.) раствора серной кислоты, содержацего 1,55 г кислоты, нагретого до 60 С в течение 15 мин, затем отмывают 166 г (3,О мод.) воды, избыток отжи45 мают. Затем пропитывают 166 г (3,0 мод.) 1,07.-ного раствора серной кислоты, избыток отгоняют, сырье нагревают до 175 С и в течение ЯО мин отбирают фурфуролсодержащий конденсат. Выход фурфурола 4,58 г, что составля50 ет 76,27 от теоретически возможного. Пример 4. Костру конопли в количестве 60 г (54,9 г а.с.с.) имеющую потенциальное содержание фурфурола 11,727., активную зольность 2,87, 55 смачивают 110 r (2 мод.) раствора, содержащего 1,54 г серной кислоты (т.е. 2,87. от массы сырья), при 60 С 4 в течение ?0 мин, Промывают 110 г воды, нз быток отжимают, д > влажности 657., Затем пропитывают t 10 r 1,57. H S0, избыток отжимают, сырье нагревает до 170 С и в течение 80 мин отбирают фурфуролсодержащий конденсат. Выход фурфурола составляет 80,46Х от теоретически возможного, Пример 5, Опилки березы в количест: е 70 г (65,1 г а.с,.с..) с потенциа.>г.ным содержанием фурфурола 14,347, активной зольностью 0,7Х смачивают 234 г раствора (3,6 мод,,), содержащего 0,46 r серной кислоты (0,27.-ная Н 804 при 20 С, выдерживают 30 мин, промывают 234 г воды, избыток воды отжимант, сырье п<>дсунивают на воздухе до влажности 15Х. Пропитывают 234 .г (3,6 модулями) 0,57-ного раствора сернои кислоты, избыток отжимают, сырье нагревают до 175 С и в течение 90 мин отбирают фурфуролсодержащие пары„ Выход фурфурола составляет 7,16 г фурфурола или 76,77. от теории. Данные испытаний .приведены в таблице. Выбор параметров по температуре процесса предварительной обработки сырья (20-60 С) и его продолжительности (15-30 мин) обуславливается необходимостью провести взаимодействие активной части минеральных компонентов сырья с серной кислотой, кроме того, исключить гидролиз легкогидролпзуемых полисахаридов сырья, перевод в раствор и последующее удаление сахаров с продуктами взаимодействия минеральных компонентов сырья с кислотой в процессе промывки, Применение для получения фурфурола различного пентозансодержащего сырья с разной активной зольностью, т,.е„ количеством зольных элементов, способных взаимодействовать с раствором кислоты, приводит к колебаниям количеств серной кислоты. Поэтому в качестве параметра, конкретизирующего расход кислоты для отдельного вида сырья, принята его активная зольность. Нижний уровень по расходу кислоты — это минимальная активная зольность растительных материалов, используемых для получения фурфурола, в частности активная зольность опилок березы. Аналогичным образом объясняется необходимость применения для обработки верхнего расходного уровня по серной кислоте— его величина определяется максимапь- > 1558911 ной активной вольностью, которой обладает подсолнечная лузга и костра конопли. Использование в каждом конкретном 5 ,случае больших или меньших величин расхода кислоты в первом случае экономически нерационально, а во втором не позволяет достичь поставленной цели. Аналогичные предпосылки учитываются 10 при выборе параметра, применяемого для проведения предварительной обработки — объема, в котором распределяется кислота, равного неподвижной жидкости сырья. Для выведения продуктов l6 взаимодействия активной зольности сырья и кислоты используется промывка водой, количество которой (2-3,6 мод) также равно величине неподвижной жидкости, т.е. жидкости, находящейся во 20 внутренних порах гидролизуемого матерпала, что обеспечивает вытеснение продуктов взаимодействия. В дальнейшем эти продукты дополнительно удаляют. Затем осуществляют пропитку 2- 26 3,6 модулями 0,5-1,57-ного раствора серной кислоты, избыток отжимают и ведут отгон фурфурола в течение 60— 90 мин, Использование величины неподвижной жидкости, т.е. того количест- 30 ва раствора, которое способно поглотить сырье, дает возможность полностью пропитать растительный материал и не иметь излишков раствора. Применение количеств жидкости, меньших неподвиж- З ной жидкости, не позволит провести полное взаимодействие активной зольности минеральной части сырья с серной кислотой на стадии предварительной обработки, при промывке — вывести про-4р дукты взаимодействия, на стадии пронитки раствором серной кислоты ввести нужное количество катализатора, заместив им воду. Конкретный объем раствора определяется видом сырья, t Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход целевого продукта в 1,4 раза (76,2-82,17) по сравнению с известным и уменьшить продолжительность отбора фурфурола до 60— 90 мин, т.е. на 507 (по известному— 2,5 ч). Формула изобретения Способ получения фурфурола кислотным гидролизом растительного сырья, включающий пропитку растительного сырья 0,5-1,57.-ным раствором серной кислоты, отжим избытка кислоты, обработку водяным паром при 170-175 С в автоклаве с последующим отгоном фурфурола, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и сокращения продолжительности отгона фурфурола, растительное сырье предварительно обрабатывают при 20-60 С в течение 15-30 мин серной кислотой в количестве 0,7-2,87 от массы абсолютно сухого сырья, равном величине активной зольности сырья и распределенном в 2-3,6 модулях воды, в объеме, соответствующем величине неподвижной жидкости, промывают 23,6 модулями воды и удаляют ее избыток, а последующую пропитку осуществляют 2-3,6 модулями серной кислоты и отгон фурфурола ведут в течение 60-90 мин. 1558911 Количество Характеристика сырья од фурфурола* по способу сло, Х надлагаемому известному** от тео Х от теотичес-. ретическн возможного % Воз озного 1 142 274 30 40 60 17,47 82, 10 56,62 2 I ° 42 2> 74 10 60 50 . 15 ° 33 72 >05 3 1,42 2,74 40 60 90 15,90 74 ° 7 30 60 100 17,38 81 > 7 4 1,42 2 ° 74 60 80 3,0 5 2,8 8,30 ?6,2 59,8 6 3 0 3 0 15 60 90 7 74 71>1 6,56 60>3 30. 60 50 7 2,8 . 3,0 3>0 .3,6 77>3 78,1 40 90 20 90 7,10 11,20. 2,8 9 0,7 59,40 10,28 71 7 30 40 90 10 0,6 3,6 11,18 78,0.40 90 4>0 30 11 9i 7 20 60 80 9 >43 80,46 12 2,8 2,0 20 . 60 80 13 2,8 1,8 8,55 73,00 14 2,8 8,77 2>0 2О 8О 8О 74,8 *условия получения фурфурола: расход катализатора ЗХ от а.с.с., концентрация кислоты 1,ОХ температура 175 С. **Время отбора фурфурола 60 мин. Редактор Н. Гунько Заказ 816 Тираж 327 Подписное BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Кукурузная кочерыжка: активная зольность 1,42Х; неподвижная жидкость 2,74; потенциальное содержание фурфурола 21>28Х Лузга подсолнечника: активная зольность 2,80Х; неподвижная видкость 3,0> потенциальное содержание фурфурола 11,36Х1 Опилки березы: активная зольность 0 71Х; неподвижная жидкость 3,6; потенциальное содерзание фурфурола 14,34Х Костра конопактивная зольность 2>821 неподвиж,ная зидкость 2,0; потенциальное Содерзание фурфурола 11,72Х Составитель И. Дьяченко Техред М.Дидык Корректор Н. Король
